• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권2호
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• pp.94-101
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• 2015

$CO_2$ 배출을 줄이기 위해서 최근 $CO_2$ 포집 및 저장 기술에 관한 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 국내에서는 해양퇴적층을 대상으로 한 $CO_2$ 저장 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 $CO_2$ 저장 연구에서 가장 중요한 요소 중 하나는 안전성 확보이다. 지중저장의 안전성 확보를 위해서 저장 $CO_2$의 누출 가능성과 누출 특성을 예측하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 해양지중에 저장된 $CO_2$가 단층을 통하여 누출될 수 있는 시나리오를 가정한 후, 지중공간 내 $CO_2$ 확산 및 누출 거동을 TOUGH2-MP ECO2N을 사용하여 시뮬레이션 하였다. 대상 저장지는 150 m 수심의 대륙붕 해저 825 m 지점에 있는 두께 150 m의 대염수층이고, 누출이 진행되는 경로는 주입정에서 1,000 m 떨어진 단층이다. 저장된 $CO_2$는 주입 압력과 밀도차에 의한 부력에 의해서 이동하게 된다. $CO_2$가 해수면으로 누출되기 위해서는 주입정에서 인가된 압력차가 $CO_2$를 단층 하단에 도달할 수 있게 할 만큼 충분히 커야 한다. 단층 하단에 도달한 $CO_2$는 추가적인 압력 구배가 없어도 부력에 의해서 누출된다. $CO_2$ 주입과 동시에 공극수는 $CO_2$가 누출되기 전까지 지속적으로 해저면으로 누출된다. $CO_2$가 해저면에 도착하면 공극수의 누출은 중단되고, 누출되는 $CO_2$질량에 상응하는 해수가 부력의 반대 작용으로 인해 단층으로 유입되는 것으로 계산되었다. 주입량이 누출에 미치는 영향을 평가하기 위하여 연간 $CO_2$ 주입량 100만 톤, 75만 톤, 50만 톤 에 대한 민감도분석을 수행하였으며, 누출이 일어난 시점은 주입 후 각각 11.3 년, 15.6년, 23.2년으로 계산되었다. 또한, 주입이 종료 된 이후에도 누출은 특정 기간 동안 지속되는 것으로 계산되었다. 누적 주입량 대비 누적 누출량은 연간 $CO_2$ 주입량이 100만 톤, 75만 톤, 50만 톤인 경우, 각각 19.5%, 11.5%, 2.8% 이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권1호
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• pp.44-57
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• 2003

경기만 수역의 표영 생태계에서 박테리아 생물량과 생산력 그리고 종속영양 미소 편모류의 계절 변동 및 박테리아에 대한 종속영양 미소편모류의 섭식률를 조사하기 위하여, 고정 정점에서 1997년 12월부터 1998년 11월까지 한달 간격으로 조사하였다. 박테리아 생물량과 이차 생산력은 각각 0.38$\times$$10^{9}$ ~ 3.25$\times$$10^{9}$ cells 1$^{-1}$(평균 1.19$\pm$ 0.69$\times$ $10^{9}$ cells 1$^{-1}$)와 1.51~ 20.4 cells 1$^{-1}$h$^{-1}$(평균 6.04$\pm$ 1.88$\times$$10^{6}$cells 1$^{-1}$h$^{-1}$)로 변하였으며, 5월과 9월에 가장 높게 분포하였다. 박테리아 생물량과 생산력은 간조와 만조에 따른 큰 차이를 보이지 않았으며. 특히 박테리아 생물량은 수직분포에 차이를 보이지 않았으나 박테리아 생산력은 저층으로 갈수록 다소 감소하는 양상을 보였다. 박테리아 생물량과 생산력의 계절적 분포는 용존 유기탄소의 농도와 유사한 분포 특성을 보였다. 또한 종속영양 미소 편모류의 현존량 분포는 388~4,374 cells ml$^{-1}$(평균 1,344$\pm$130 cells ml$^{-1}$)로 변하였으며, 3월, 4월과 7월, 8월에 가장 높은 분포를 보였다. 종속영양 미소 편모류는 간조와 만조에 따른 차이를 보이지 않았으며, 수직적 분포 특성에도 차이를 보이지 않았다. 박테리아에 대한 종속영양 미소 편모류의 개체군 섭식률은 1.0x$10^{6}$~6.3$\times$$10^{6}$ bacteria 1$^{-1}$h$^{-1}$(평균 3.12$\pm$0.55$\times$$10^{6}$ bacteria 1$^{-1}$h$^{-1}$)로 나타났으며, 종속영양 미소 편모류의 개체군 섭식은 박테리아 이차생산의 19.4~141.4% (평균 62.3$\pm$12.0%)를 제거하는 것으로 나타났다. 박테리아에 대한 종속영양 미소 편모류의 섭식률과 박테리아 이차 생산력에 대한 제거율은 종속영양 미소 편모류의 현존량과 높은 상관을 보였다. 조사수역의 박테리아 생물량과 생산력은 일차적으로 엽록소-a와 용존 유기탄소에 의해 크게 영향을 받았으나, 3월에는 식물플랑크톤의 대량증식이 있었음에도 불구하고 낮은 용존 유기탄소와 낮은 수온으로 인하여 박테리아 생물량과 생산력이 낮아 식물플랑크톤과 상관관계가 없는 것으로 나타났으며, 동계를 제외한 시기에는 종속영양 미소 편모류의 섭식압에 의해 영향을 받은 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제28권2호
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• pp.217-246
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• 2018

포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 저장소 선정 및 저장소 특성화 연구 과정에서 $CO_2$ 지중저장 실증의 지진 유발 가능성과 누출 가능성에 대하여 진지하게 검토하고 $CO_2$ 지중저장 실증의 안정성을 확보하기 위한 많은 노력을 경주해 왔다. 그럼에도 불구하고 2017년 11월 15일 발생한 규모 5.4의 포항 지진으로 큰 피해를 입은 포항시와 시민들은 $CO_2$ 지중저장 실증의 지진 유발 가능성에 대하여 큰 우려를 가지고 있는 상황이다. 포항분지 해상 $CO_2$ 지중저장 실증 연구팀은 2017년 포항 지진 이후 포항 영일만 $CO_2$ 지중저장 실증의 안전성에 대하여 자체 조사를 수행하여, 2017년 포항 지진과 포항분지 영일만 해상 $CO_2$ 지중저장 실증의 관련성과 향후 본격적인 $CO_2$ 지중저장 실증이 수행될 경우 지진 유발 가능성이나 누출 가능성에 대하여 면밀하게 평가하였다. 자체 조사 결과, 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 2017년 포항지진의 진앙과 약 10 km 떨어진 영일만 해역에 저장소가 위치하며, $CO_2$ 저장층의 심도도 해저면 아래 약 750-800 m 정도로서 포항 지진의 심도와 큰 차이를 보인다. 또한 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 2017년 1월 12일부터 3월 12일까지 약 3개월간 $CO_2$ 시험 주입을 수행한 이후 수송체계 구축과 주입공 격상을 위해 $CO_2$ 주입 행위가 중지된 상황으로 2017년 11월 15일에 발생한 포항 지진과 직접적인 관련성을 찾기 어렵다. 무엇보다도 $CO_2$ 지중저장 기술의 개념이 지층을 파쇄하는 것이 아니라 염수와 같은 유체로 채워진 다공질 퇴적층에서 염수를 천천히 밀어내면서 초임계상의 $CO_2$를 주입한다는 측면에서 대용량의 $CO_2$를 장기간 주입하여 저장층의 압력이 크게 상승하는 경우를 제외하면 인간 사회에 피해를 가져오는 일정 규모 이상의 지진을 유발할 가능성이 크지 않은 것으로 분석되었다. 게다가 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업의 $CO_2$ 시험 주입 규모가 약 100톤 정도로서 규모 5.0 이상의 지진을 유발할 수 있는 대규모 주입 행위가 없었기 때문에 2017년 포항 지진과의 연관성을 가정하는 것이 무리가 있다. 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업의 연구팀은 자체 조사를 통해 향후 포항분지 해상 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업이 장기적으로 수행될 경우 지진 유발 가능성과 누출 가능성에 대하여도 평가를 수행하였다. 자체 평가 결과에 따르면, 저장층 상부의 덮개층이 파쇄되거나 주변 단층의 재활성화가 발생하지 않도록 정해진 범위에서 압력을 조절하면서 $CO_2$ 스트림을 주입할 경우 지진 유발이나 단층 재활성화를 초래할 가능성이 매우 희박한 것으로 분석되었다. 더불어, 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 $CO_2$ 지중저장 실증 과정에서 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출을 최소화하기 위해 저장소 인근 지층의 파쇄 압력, 저장소 인근 단층의 재활성화 압력, 주입공 누출을 방지하기 위한 완결 공정, 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출 경로 파악과 거동 및 누출 모니터링, 안전한 $CO_2$ 저장을 위한 저장소 운영과 관련된 연구를 충실하게 수행하고 있으며, 연구팀의 자체 조사 결과 주입된 $CO_2$ 스트림이 인간 사회에 영향을 미칠 정도의 규모로 누출될 가능성은 크지 않은 것으로 평가되었다. 결론적으로 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 인간이 감지할 정도의 지진 유발 및 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출을 발생시킬 가능성이 크지 않으며, 비록 적은 가능성이지만, 지진이나 누출이 발생하지 않도록 지속적으로 안전성 확보를 위한 연구개발을 최우선적으로 수행할 계획이다.

• 한국환경생태학회지
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• 제24권3호
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• pp.249-257
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• 2010

본 연구는 최근 증가하고 있는 한강 하구역 주변 개발압력에 대응하기 위한 방안으로 Ramsar Site 등록 가능성을 판단하고, 기존 습지 유형기준 재설정을 통한 비오톱유형 별 관리방안을 수립하고자 하였다. 조사대상지는 김포대교 하부 신곡수중보에서 이산포구간 사이 자유로변에 위치한 장항습지로서 면적은 약 $2.7km^2$이다. RIS(Information Sheet for Ramsar Wetlands)의 작성을 위한 현장 및 문헌조사결과 장항습지는 물리적으로 5m이하의 낮은 표고를 갖는 퇴적지형 상에 위치하였으며 여름철 강수량의 집중으로 인한 하천 하구 퇴적현상에 의해 형성되었다. 생물생육환경은 염도에 따라 기수역과 담수역으로 구분되었으며 근권토양은 미사질양토(Silt loam), 근권하부토양은 사질양토(Sand loam)으로 분석되었다. 식물상은 52과 135종 11변종 총 146종류가 관찰되었으며 주요 자생종은 버드나무, 갈대, 물억새 등 이었다. 현존식생분석결과 버드나무림의 분포가 전체의 37%로 가장 넓게 나타났으며, 논 경작지가 전체의 13.5%를 차지하였다. 동물상으로 야생조류는 총 62종 25,977개체가 관찰되었다. 작성된 RIS와 Ramsar Site 지정기준 비교분석 결과, 생물지리학적 범주에 관한 Criteria 1, 생물종 및 생태공동체에 근거한 Criteria 2, 3, 4, 물새에 근거한 Criteria 5와 6을 만족하여 Ramsar Site 등록이 가능한 것으로 판단 되었다. 장항습지의 관리지역 설정 위하여 비오톱 유형설정 및 평가를 실시한 결과, 총 13개 유형으로 분류되었고, 등급 I지역이 전체의 75.4%, 등급 III지역이 0.8%로 나타났다. 평가등급에 따른 관리지역은 보전관리, 복원관리, 이용관리지역, 복원 및 이용관리지역 등으로 구분하였고 각각의 관리지역 대한 관리방안을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권5호
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• pp.285-297
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• 2022

본 고에서는 한반도 동남권에 분포하는 주요 단층대에 대한 장기 거동 및 미소진동 관찰을 목적으로 하는 시추공 기반 심부 복합지구물리 모니터링 시스템 구축의 일환으로 수행된 대구경 시추공 굴착 현장에서 이루어진 Extended Leak-Off Test (XLOT)에 대한 내용 및 결과를 보고한다. 다양한 시추공 센서 설치를 위한 모니터링공의 굴착은 ~1 km 깊이에서 최종 구경 200 mm 이상을 확보하는 것을 목표로 하여, 중간 깊이까지 12" 구경의 시추공 굴진 및 케이싱 설치, 이후 최종 심도까지 7-7/8" 구경의 시추공을 굴진하는 것으로 설계되었다. 현장 여건에 맞추어 약 504 m 깊이까지 12" 구경의 시추공이 굴착되었으며, API 규격의 8-5/8" 케이싱을 설치하고 배면과 암반 간의 틈새(annulus)에 대한 세멘팅 작업을 수행하였다. 이후 하부 구간 굴진(7-7/8")에 앞서 세멘팅 건정성 확인 및 암반 응력 측정 등을 목적으로 XLOT를 수행하였다. 약 4 m 길이의 나공 구간(open hole)을 확보하고, 상부에 설치된 케이싱을 이용해 물을 주입하여 시험 심도의 암반을 가압하였다. XLOT 수행 과정에서 주입 유량에 따른 시험 구간 내 압력 변화 양상을 실시간 모니터링 하였으며, 이 자료들을 일부 활용하여 현장 시추공 조건에서의 암반 투수율을 해석하였다.